(57)【要約】【課題】  高加速寿命試験装置（ＨＡＳＴ装置）を用いて光透過性材料の高加速寿命劣化現象を確認することができるようにした光透過性材料の加速的な評価を行うこと。【解決手段】ＨＡＳT装置５００内の悪環境下に配置された被試験光透過性材料９３０の透過性の劣化試験を行うものであり、ＨＡＳＴ装置５００内に配置された発光素子ユニット６００−１と受光ユニット６００−３との間の光の通過経路中に光透過性材料を設置しない基準系光測定経路Ｓ１と、ＨＡＳＴ装置内に配置された発光素子ユニット６００−２と受光ユニット６００−４との間の光の通過経路中被試験光透過性材料９３０を設置する評価系光測定系統Ｓ２とを備え、基準系と評価系のそれぞれの受光電流の変化の逐次的な比較によって、光透過性材料の加速的に評価する。【選択図】図１
2013050316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高加速寿命試験内に配置された発光デバイスを定電流で発光し、前記発光デバイスからの光を受光する光電素子からの受光電流を検出する光測定系統として基準系と評価系との２系統を設置し、基準系測定系統には光の通過経路中光透過性材料を設置することがなく、また評価系光測定系統には光の通過経路中で前記高加速寿命試験装置の悪環境下に光透過性材料を設置し、前記基準系と評価系との光測定系統の前記受光電流の差分変化によって、光透過性材料の劣化状態を加速的に評価することを特徴とする光透過性材料の劣化評価方法。  
【請求項２】
高加速寿命試験装置内に配置される発光デバイスを含む発光素子ユニットと前記発光デバイスからの光を受光してその受光量に相応する電流を発生する光電素子を含む受光素子ユニットとからそれぞれ成っている２つの光測定系統と、前記各光測定系統の発光デバイスに定電流を供給して前記発光デバイスを発光する発光デバイス定電流器と、前記発光デバイスを流れる発光デバイス電流と発光デバイス電圧とを検出して測定する発光デバイス電圧／電流測定器と、前記受光素子ユニットからの受光電流を検出し測定する受光電流測定器と、前記発光デバイス定電流器に定電流を供給するように前記発光デバイス定電流器に指令する定電流供給指令信号を発生し、前記発光デバイス電圧／電流測定器と前記受光電流測定器とからの測定データを受けて前記測定データを表示／又は記録する制御装置とを備え、前記２つの光測定系統のうち一方の光測定系統は、発光素子ユニットと受光素子ユニットとの間の光の通過経路中に被試験光透過性材料を設置することがない基準系光測定系統であり、他方の光測定系統は、発光素子ユニットと受光素子ユニットとの間の光の通過経路中で前記高加速寿命試験装置の悪環境下に被試験光透過性材料を設置した評価系光測定系統であり、前記制御装置は、前記基準系と評価系との光測定系統の前記受光電流の差分変化によって、光透過性材料の劣化状態を加速的に評価するようにしたことを特徴とする光透過性材料の劣化評価装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光透過性材料の劣化評価装置であって、前記は発光素子ユニットと前記受光素子ユニットは、前記高加速寿命試験装置内の前記悪環境下から絶縁するそれぞれの密閉容器内に配置され、前記密閉容器は、ユニットの開口を導光デバイスによって閉じられていることを特徴とする光透過性材料の劣化評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性材料の劣化評価方法及び装置に関し、更に詳細に述べると、高温、高湿度の高悪環境を内部に有する高加速寿命試験装置（ＨＡＳＴ装置）内で光透過性材料の劣化を加速的に評価する光透過性材料の評価方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品は、ＩＥＣの規格番号６００６８−２−６６の６０７４９（規格名称  ＤＵＭＰ  ＨＥＡＴ  ＳＴＥＡＤＹ  ＳＴＡＴＥ）、ＪＥＩＴＡ規定番号ＥＩＡ／ＥＤ４７０１／１００／１０２（規格名称  高温高湿バイアス試験）、ＪＥＤＥＣの規定番号ＪＥＳＤ２２−Ａ１１８（規定名称  高加速寿命試験装置  ＨＩＧＨＬＹ  ＡＣＣＥＬＥＲＡＴＥＤ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＡＮＤ  ＨＵＭＩＤＩＴＹ  ＳＴＲＥＳＳ  ＴＥＳＴ（ＨＡＳＴ））、ＪＩＳ規格番号  ＪＩＳ  Ｃ  ００９６−２００１（規格名称  高温高湿定常）、ＪＰＣＡ規格番号  ＪＰＣＡ−ＥＴ０８−２００２（規定名称  高温・高湿・定常（不飽和加圧水蒸気）試験）において、試験温度（温度１１０、１２０、１３０℃）、湿度８５％、試験時間、試験電圧が規定されている。このため、半導体製品は、このような規格に合った高加速寿命試験装置（以下ＨＡＳＴ装置と略す）内で試験されている。
【０００３】
従来技術では、光透過性材料の加速評価は、恒温槽かＨＡＳＴ装置内で悪環境にしておいて、一定時間試験後、材料を外部に取り出して、室温で、その劣化加速状態を測定していた（例えば、特許文献１の段落番号「００９５」参照）。
【０００４】
しかし、この方法は、光透過性材料を恒温槽かＨＡＳＴ装置内部から取り出して材料の劣化試験結果を評価するので、ＨＡＳＴ装置内でどのような状態変化が発生しているか識別することができなかった。その結果、光透過性材料の測定は、高温の試験温度から室温に戻して行われるので、評価時の試験温度が下がるため、材料が正常な状態から劣化に遷移する中間状態から正常状態に復帰する可能性があり、高温での現象を正確に且に逐次的な観測しつつ評価することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする第１の課題は、試験対象である光透過性材料をＨＡＳＴ装置から取り出すことなく、光透過性材料の劣化状態を温度／湿度の悪環境の中で経時的に直接測定することができる光透過性材料の劣化評価方法を提供することにある。
【０００７】
本発明が解決しようとする第２の課題は、試験対象である光透過性材料をＨＡＳＴ装置から取り出すことなく、光透過性材料の劣化状態を温度／湿度の悪環境の中で経時的に直接測定することができる光透過性材料の劣化評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の課題を解決するための解決手段は、高加速寿命試験装置内に配置された発光デバイスを定電流で発光し、前記発光デバイスからの光を受光する光電素子からの受光電流を検出する光測定系統として基準系と評価系との２系統を設置し、基準系測定系統には光の通過経路中光透過性材料を設置することがなく、また評価系光測定系統には光の通過経路中で前記高加速寿命試験装置の悪環境下に光透過性材料を設置し、前記基準系と評価系との光測定系統の前記受光電流の差分変化によって、光透過性材料の劣化状態を加速的に評価することを特徴とする光透過性材料の劣化評価方法を提供することにある。  
【０００９】
本発明の第２の課題解決手段は、高加速寿命試験装置内に配置される発光デバイスを含む発光素子ユニットと前記発光デバイスからの光を受光してその受光量に相応する電流を発生する光電素子を含む受光素子ユニットとからそれぞれ成っている２つの光測定系統と、前記各光測定系統の発光デバイスに定電流を供給して前記発光デバイスを発光する発光デバイス定電流器と、前記発光デバイスを流れる発光デバイス電流と発光デバイス電圧とを検出して測定する発光デバイス電圧／電流測定器と、前記受光素子ユニットからの受光電流を検出し測定する受光電流測定器と、前記発光デバイスに定電流を供給するように前記発光デバイス定電流器に指令する定電流供給指令信号を発生し、前記発光デバイス電圧／電流測定器と前記受光電流測定器とからの測定データを受けて前記測定データを表示／又は記録する制御装置とを備え、前記２つの光測定系統のうち一方の光測定系統は、発光素子ユニットと受光素子ユニットとの間の光の通過経路中に被試験光透過性材料を設置することがない基準系光測定系統であり、他方の光測定系統は、発光素子ユニットと受光素子ユニットとの間の光の通過経路中で前記高加速寿命試験装置の悪環境下に被試験光透過性材料を設置した評価系光測定系統であり、前記制御装置は、前記基準系と評価系との光測定系統の前記受光電流の差分変化によって、光透過性材料の劣化状態を加速的に評価するようにしたことを特徴とする光透過性材料の劣化評価装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の第２の課題解決手段において、前記発光素子ユニットと前記受光素子ユニットは、前記高加速寿命試験装置内の前記悪環境下から絶縁するそれぞれの密閉容器内に配置され、前記密閉容器は、ユニットの開口を導光デバイスによって閉じられている形態とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い試験温度（例えば、１１０℃〜１３０℃）と高い湿度（例えば、６５〜８５％）とを有する高加速寿命試験装置（ＨＡＳＴ装置）内の高い悪環境下に光透過性材料を設置したまま光透過性材料の加速評価を実現することができることができるので、従来技術の恒温槽等による試験に比べて、極めて短期間で且高い精度で光透過性材料の高加速劣化試験を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態による光透過性材料の劣化評価装置の系統図である。
【図２】図１の光透過性材料の劣化評価装置によって得られた光透過性材料の劣化変遷状態を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の光透過性材料の劣化評価装置は、高加速寿命試験装置（ＨＡＳＴ装置）内に、基準系と評価系の光測定系統を備え、基準系光測定系統は、ＬＥＤの如き発光デバイスとこの発光デバイスからの光を受光するフォトダイオード（以下ＰＤと略する）の如き光電素子との間に光透過性材料を設置しない系統であり、評価系光測定系統は、同じくＬＥＤの如き発光デバイスとこの発光デバイスからの光を受光するＰＤの如き光電素子との間に光透過性材料を設置する系統であり、これらの光測定系統の光透過性を逐次的に基準系と評価系とで比較評価することによって、光透過性材料の透過性の劣化を確認することを特徴としている。
【００１４】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は、本発明の実施の形態による光透過性材料の劣化評価装置を示し、この光透過性材料の劣化評価装置は、高加速寿命試験装置（以下、ＨＡＳT装置と称する）５００の容器内に被試験光透過性材料９３０を配置したままその透過性の劣化を評価するものであり、この装置は、基準系と評価系との２つの光測定系統Ｓ１、Ｓ２を備えている。
【００１５】
基準系光測定系統Ｓ１は、ＨＡＳＴ装置５００内に配置された発光素子ユニット６００−１と受光素子ユニット６００−３とから成り、これらのユニット間の光の通過経路中に被試験用の光透過性材料９３０がなく、また、評価系光測定系統Ｓ２は、同様にＨＡＳＴ装置５００の容器内に配置された発光素子ユニット６００−２と受光素子ユニット６００−４とから成り、これらのユニット間の光の通過経路中でＨＡＳＴ装置内の悪環境下に晒して被試験用の光透過性材料９３０が設置されている。この光透過性材料９３０は、治具９４０によってＨＡＳＴ装置５００内に固定されている。ＨＡＳＴ装置５００内は、試験時には、高い試験温度（例えば、１１０℃〜１３０℃）と高い湿度（例えば、６５〜８５％）とを有するまで高悪環境となるように設計される。
【００１６】
発光素子ユニット６００−１、６００−２は、それぞれ、同じ構造の発光デバイス７００−１、７００−２とこれらの発光デバイス７００−１、７００−２からの光を導通する導光デバイス９００−１、９００−２とから成り、発光デバイス７００−１と７００−２は、ＨＡＳＴ装置５００内の環境から絶縁してＨＡＳＴ装置５００の環境下の湿度、圧力等の影響を受けないようにするために密閉容器内に実装され、これらの密閉容器は、導光デバイス９００−１，９００−２でそれぞれ口を閉じている。
【００１７】
受光素子ユニット６００−３、６００−４は、それぞれ、同じ構造の光電素子７１０−３、７１０−４と、発光素子ユニット６００−１、６００−２からの光を光電素子７１０−３、７１０−４にそれぞれ導く導光デバイス９００−３、９００−４とから成り、光電素子７１０−３，７１０−４は、ＨＡＳＴ装置５００内の環境から絶縁してＨＡＳＴ装置５００の環境下の湿度、圧力等の影響を受けないようにするために密閉容器内にそれぞれ実装され、この密閉容器は、導光デバイス９００−３、９００−４でそれぞれ開口を閉じている。
【００１８】
本発明の光透過性材料の劣化評価装置は、発光デバイス定電流装置１００と、発光デバイス電圧／電流測定器２００と、受光電流測定器３００と、制御装置４００とを更に備えている。
【００１９】
ＨＡＳＴ装置５００の装置口８００は、発光デバイス定電流器１００の出力側の導線１２−１、１２−２と発光デバイス７００−１、７００−２の入力側の導線１３−１、１３−２とをそれぞれ接続し、発光デバイス電圧／電流測定器２００の入力側導線１５−１、１５−２と発光デバイス７００−１、７００２の出力側導線１４−1、１４−２とをそれぞれ接続し、受光電流用測定器３００の入力側導線１８―１、１８−２と受光器６００−１、６００−２の出力側導線１７−１、１７−２をそれぞれ接続する接続部を構成している。
【００２０】
制御装置４００は、発光デバイス７００−１、７００−２定電流を供給するのを指示する定電流供給指令信号１１を発光デバイス定電流装置１００に供給し、また、発光デバイス電圧／電流測定器２００から供給される発光デバイス電圧電流測定データＤ１６と受光電流測定器３００から供給される受光電流（光電素子電流）測定データＤ１９とをそれぞれの導線１６、を経て受けてこれらの測定データＤ１６、Ｄ１９を表示及び／又は記録する。
【００２１】
発光デバイス定電流器１００は、制御装置４００からの定電流供給指令信号１１を受けてこの定電流供給指令信号１１に相応する定電流を発光デバイス７００−１、７００−２にそれぞれ導線１２−１、１２−２と導線１３−１、１３−２とを介して供給してこの発光デバイス７００−１、７００−２を同じ条件で発光させる。
【００２２】
発光デバイス電圧／電流測定器２００は、発光デバイス７００−１、７００−２が駆動されてこの発光デバイス７００−１、７００−２に流れる電流とその両端電圧をそれぞれに導線１４−１、１４−２と導線１５−１、１５−２を介して、これらの電流／電圧データを逐次的に測定する。
【００２３】
また、受光電流測定器３００は、受光素子ユニット６００−３、６００−４からの受光量に相応する光電素子７１０−３、７１０−４の受光電流をそれぞれ導線１７−１、１７−２と導線１８−１、１８−２とを介して受けてこの受光電流を逐次的に測定する。
【００２４】
既に述べたように、制御装置４００は、発光デバイス電圧／電流測定器２００の発光デバイス電圧電流測定データＤ１６と受光電流測定器３００の受光電流（光電素子電流）測定データＤ１９とを受信してこれらの測定データを表示及び／又は記録する。
【００２５】
次に、本発明の光透過性材料の劣化評価装置の動作を述べると、ＨＡＳＴ装置５００内の環境が試験条件（例えば、温度１２０℃、湿度８５％）に到達した後に、制御装置４００が定電流供給指令信号１１を発光デバイス定電流器１００に供給し、発光デバイス定電流器１００は、導線１２−１、１２−２と導線１３−１、１３−２とを介してＨＡＳＴ装置５００内にある発光デバイス７００−１、７００−２に同一定電流を供給する。発光デバイス７００−１、７００−２は、この定電流によって同じ条件で発光し、またその電流及び電圧は、導線１４−１、１４−２と導線１５−１、１５−２を介して発光デバイス電圧／電流測定器２００に伝送される。発光デバイス電圧／電流測定器２００は、発光デバイス電圧／電流測定データの導線１６を介して制御装置４００に送る。
【００２６】
それと同時に、基準系光測定系統Ｓ１においては、発光デバイス７００−１からの光は、発光素子ユニット６００−１側の導光デバイス９００−１と受光素子ユニット６００−３側の導光デバイス９００−３を通して光電素子７１０−３で受光され、この受光電流は、導線１７−１、１８−１を介して受光電流測定器３００に供給される。また、評価系測定系統Ｓ２においては、発光デバイス７００−２からの光は、導光デバイス９００−２を通過し、ＨＡＳＴ装置５００内の高悪環境下に暴露されている被試験用の光透過性材料９３０を通過するが、その際にこの光透過性材料９３０内で減衰し、この減衰光は、受光素子ユニット６００−３側の導光デバイス９００−４を通って光電素子７１０−４で受光され、この受光電流は、導線１７−２、１８−２を介して受光電流測定器３００に供給される。受光電流測定器３００は、これらの両系統の受光電流測定データＤ１９を導線１９を介して制御装置４００に逐次送る。制御装置４００は、これらの測定データＤ１６、Ｄ１９を表示及び／又は記録する。
【００２７】
図２は、透明の透過性材料を被試験光透過性材料とし、これを、試験温度を１２０℃とし、湿度を８５％としたＨＡＳＴ装置内に設置し、  凡そ２００時間試験した結果を示す。図２において、横軸は、試験経過時間を示し、また縦軸は、光電素子７１０−３、７１０−４の受光電流を受けて制御装置４００内で計算された光電素子７１０−３、７１０−４の受光相対輝度を示し、この相対輝度は、試験開始時点を１００％としてそれ以降の適宜の時間の各測定データ値（光透過性材料の透過性劣化値）を％値で示しており、この受光測定データ値から光透過性材料の逐次的な劣化変化が解る。
【００２８】
基準系測定系統Ｓ１の相対輝度（光電素子７１０−３の受光電流値に相応する値）１０００は、発光デバイス７００−１が発光する光が発光素子ユニット６００−１から光透過性材料９３０を通過しないで受光素子ユニット６００−２で受光された光量に相応する輝度（基準輝度）である。一方、評価系測定系統Ｓ２の相対輝度（光電素子１０−４の受光電流値に相応する値）２０００は、発光デバイス７００−２が発光する光が発光素子ユニット６００−２からＨＡＳＴ装置５００内の高悪環境下に暴露されている光透過性材料９３０を通過して減衰され、受光素子ユニット６００−４で受光された光量に相応する輝度（減衰輝度）である。
【００２９】
図２において、基準系測定系統Ｓ１の受光電流値（基準輝度）１０００と評価系測定系統Ｓ２の受光電流値（減衰輝度）２０００との差分劣化線３０００の高さが光透過性材料９３０の劣化値であり、この図２から試験対象である光透過性材料９３０の時系列的な劣化を評価することができる。減衰輝度２０００は、光透過性材料９３０をＨＡＳＴ装置５００から取り出すことなく、ＨＡＳＴ装置５００内の高悪環境下にしたまま測定されるので、測定を短時間で精度よく行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、試験対象である光透過性材料の劣化試験（信頼性試験）における試験時間の短縮を実現することができる上に測定精度が向上し、光透過性材料を使用する製品（発光デバイス、ソーラーパネル等）の信頼性試験に産業上有利に利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１１  定電流供給指令信号
１２−１、１２−２、１３−１、１３−２、１４−１、１４−２、
１５−１、１５−２、１７−１、１７−２、１８−１、１８−２導線
１６  発光デバイス電圧電流測定データ用導線
１９  受光電流測定データ用導線
１００  発光デバイス定電流発生器
２００  発光デバイス電圧／電流測定器
３００  受光電流測定器
４００  制御装置
５００  高加速寿命試験装置（ＨＡＳＴ装置）
６００−１，６００−２  発光素子ユニット（密閉容器）
６００−３、６００−４  受光素子ユニット（密閉容器）
７００−１、７００−２  ＬＥＤの如き発光デバイス
７１０−３，７１０−４  フォトダイオードの如き光電素子
９００−１，９００−２、９００−３、９００−４  導光デバイス
９３０  試験対象である光透過性材料
９４０  光透過性材料を固定する治具
【図１】
2013050316.tif 000003
【図２】
2013050316.tif 000004